Theorem climleltrp 46685

Description: The limit of complex number sequence 𝐹 is eventually approximated. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
climleltrp.k	⊢ Ⅎ𝑘𝜑
climleltrp.f	⊢ Ⅎ𝑘𝐹
climleltrp.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
climleltrp.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
climleltrp.r	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
climleltrp.a	⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝ 𝐴)
climleltrp.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
climleltrp.l	⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐶)
climleltrp.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ+)

Assertion

Ref	Expression
climleltrp	⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑘   𝑗,𝐹   𝑗,𝑁,𝑘   𝑗,𝑋,𝑘   𝑗,𝑍   𝜑,𝑗

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐶(𝑗, 𝑘)   𝐹(𝑘)   𝑀(𝑗, 𝑘)   𝑍(𝑘)

Proof of Theorem climleltrp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		climleltrp.n	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑍)
2		climleltrp.z	. . . . 5 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
3	1, 2	eleqtrdi 2871	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
4		uzss 12988	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ (ℤ≥‘𝑀))
5	3, 4	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ (ℤ≥‘𝑀))
6	5, 2	sseqtrrdi 3972	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℤ≥‘𝑁) ⊆ 𝑍)
7		climleltrp.k	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
8		climleltrp.f	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑘𝐹
9		uzssz 12986	. . . . 5 ⊢ (ℤ≥‘𝑀) ⊆ ℤ
10	9, 3	sselid 3929	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
11		eqid 2761	. . . 4 ⊢ (ℤ≥‘𝑁) = (ℤ≥‘𝑁)
12		climleltrp.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⇝ 𝐴)
13		eqidd 2762	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) = (𝐹‘𝑘))
14		climleltrp.x	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ+)
15	7, 8, 10, 11, 12, 13, 14	clim2d 46682	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋))
16		nfv 1947	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)
17	7, 16	nfan 1932	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
18		simplll 787	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝜑)
19		uzss 12988	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (ℤ≥‘𝑗) ⊆ (ℤ≥‘𝑁))
20	19	ad2antlr 740	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (ℤ≥‘𝑗) ⊆ (ℤ≥‘𝑁))
21		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗))
22	20, 21	sseldd 3932	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
23	22	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
24		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
25		climleltrp.r	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
26	13, 25	eqeltrd 2861	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
27	26	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ)
28		climcl 15666	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐹 ⇝ 𝐴 → 𝐴 ∈ ℂ)
29	12, 28	syl 18	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
30	29	adantr 486	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
31	26	recnd 11337	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
32	30, 31	pncan3d 11672	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) = (𝐹‘𝑘))
33	32	eqcomd 2767	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (𝐹‘𝑘) = (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
34	33	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) = (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
35	34, 27	eqeltrrd 2862	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
36		climleltrp.c	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ)
37	36	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐶 ∈ ℝ)
38	7, 8, 11, 10, 12, 25	climreclf 46673	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
39	38	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
40	27, 39	resubcld 11744	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) ∈ ℝ)
41	37, 40	readdcld 11338	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐶 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
42	14	rpred 13164	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
43	42	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝑋 ∈ ℝ)
44	37, 43	readdcld 11338	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐶 + 𝑋) ∈ ℝ)
45		climleltrp.l	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐶)
46	45	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐴 ≤ 𝐶)
47	39, 37, 40, 46	leadd1dd 11930	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ≤ (𝐶 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
48	31	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℂ)
49	30	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → 𝐴 ∈ ℂ)
50	48, 49	subcld 11669	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) ∈ ℂ)
51	50	abscld 15606	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) ∈ ℝ)
52	40	leabsd 15582	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) ≤ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)))
53		simpr 490	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)
54	40, 51, 43, 52, 53	lelttrd 11468	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) − 𝐴) < 𝑋)
55	40, 43, 37, 54	ltadd2dd 11469	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐶 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < (𝐶 + 𝑋))
56	35, 41, 44, 47, 55	lelttrd 11468	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐴 + ((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < (𝐶 + 𝑋))
57	34, 56	eqbrtrd 5127	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))
58	27, 57	jca 521	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
59	18, 23, 24, 58	syl21anc 851	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
60	59	adantrl 729	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) ∧ ((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋)) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
61	60	ex 418	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)) → (((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
62	17, 61	ralimdaa 3264	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)) → (∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
63	62	reximdva 3176	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑘) − 𝐴)) < 𝑋) → ∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
64	15, 63	mpd 16	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))
65		ssrexv 4001	. 2 ⊢ ((ℤ≥‘𝑁) ⊆ 𝑍 → (∃𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑁)∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)) → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋))))
66	6, 64, 65	sylc 66	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 ∈ 𝑍 ∀𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑗)((𝐹‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐹‘𝑘) < (𝐶 + 𝑋)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2145  Ⅎwnfc 2908  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199   + caddc 11203   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541  ℤcz 12693  ℤ_≥cuz 12965  ℝ⁺crp 13120  abscabs 15401   ⇝ cli 15651

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-pm 8850  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-rlim 15656

This theorem is used by:  smflimlem2  47781